機場飛行區雨水排放與綜合利用的應用研究

涂夏明 姚 倩

(上海國際機場股份有限公司，上海 201207)

1 概述

民航機場一般分為空側區域和陸側區域，空側區域主要包含跑道、滑行道、聯絡道、機坪及停機位等航空器活動區域，陸側區域主要包括航站區、工作區、交通中心等區域。機場建設過程中高強度的開發，對原有的自然水文特征和水生態環境改變較大，極端暴雨天氣下，可能導致排水不暢，出現機場飛行區內積水、局部“被淹”等內澇情況，給機場安全穩定運行帶來隱患[1]。為避免上述問題發生，機場飛行區內通常采取強排的方式快速將雨水排入周邊水域，解決機場內澇問題。

從長期來看，飛行區雨水周邊水域會造成大量相對優質的水資源直排浪費，同時雨水挾帶的污染物進入周邊水域會對水質環境造成危害。因此，對飛行區收集的雨水進行適當處理后再利用是有必要的，既能夠實現機場水資源的綜合利用，又可改善機場周邊水域環境，滿足綠色機場規劃導則關于統籌利用各種水資源，減少雨水排放量的要求[2]。本文主要通過介紹機場飛行區雨水的排放方式及其綜合利用的途徑，為綠色機場建設過程中水資源的綜合利用提供參考。

2 雨水排放

飛行區域內的雨水排放涉及航空器活動的安全運行，機場設計建造過程中均會重點考慮。目前，機場飛行區域的雨水排放主要采用一級或多級形式的排水系統組成，實現雨水的快速排放，確保飛行區域運行安全。同時，針對飛行區不同區域的功能差異和突發環境事件的要求，需對飛行區的雨水進行分區、分類收集，考慮局部污染物組分復雜的初期雨水和事故廢水的合理收集與處置，減少雨水外排所攜帶的污染物和后續雨水資源再利用的處理成本。

2.1 排放形式

為解決空側區域內澇問題，機場通常采取一級或多級排水形式組成的排水系統，通過不同排水設施的錯峰調蓄，實現雨水有序排放，具體的排水形式主要由溝渠、管涵、調蓄水池、景觀湖(人工湖)、泵站等設施組成。因飛行區域占地面積大，雨水排放一般采用分區收集、分區排放的方式，各區域內的雨水通過排水溝渠或管涵的形式匯入調蓄水池或生態水塘進行雨水調蓄，最終通過泵站強排的方式進入周邊水域；如局部匯聚雨量不大，通過排水溝渠也可直排；對于降雨量豐富、雨水排放量大的機場，可能采用兩級或多級的排水形式，實現雨水錯峰排放和徑流總量控制的目的，避免洪澇災害的發生。華東某國際機場采用兩級排水體系實施雨水錯峰排放，通過在飛行區跑道兩端設置調蓄水池，收集不同區域內匯集的雨水，在調蓄水池內部實現雨水的錯峰緩沖，通過泵站排入河道，最后通過河道的緩沖和泵閘外排，很好的解決了飛行區雨水排放問題，國內青島新機場、成都新機場及北京大興機場均采用此類似的雨水排放設施，既可避免內澇，又可為后續的雨水綜合利用創造條件。

2.2 注意事項

考慮到飛行區雨水的排放和回收再利用，需盡量減少雨水徑流時攜帶的污染物。針對除冰坪、飛機清洗等區域，應考慮雨水和污水獨立排放系統。專用除冰坪和飛機清洗區域的初期雨水因含大量污染物需進入污水管網，經棄流的后期雨水進入雨水排放管網。Jaiyeola研究表明[3]，通過對收集機場徑流中含除冰液的溶液進行分析測試可知，其溶液中BOD5的濃度達到24 500 mg/L，除冰液使用時須有除冰液回收裝置，避免大量除冰液進入雨水管網，對水環境系統造成危害。專用除冰坪和清洗區域初期雨水的棄流可以考慮通過雨污水管線閥門自動切換的形式實現，通過關閉雨水閥門開啟污水閥門將初期雨水切換至雨水管網，棄流后的雨水通過開啟雨水閥門關閉污水閥門的形式進入雨水管網。針對客貨機坪區域，此區域涉及飛機加油、登機橋及特種設備和車輛的使用及維修，機坪地面可能存在大量油漬的風險；同時，為保障飛機正常安全運行，機位除冰作業仍有發生，因此客貨機坪區域的初期雨水可以考慮在雨水管網中間設置截流緩沖池暫存初期雨水，棄流后的雨水進入雨水溝渠排放，暫存的初期雨水經隔油預處理后進入污水管網處理或經處理后達標排放或回用。

飛行區域內占地面積較大，不同區域的雨水進行分類、分區收集排放，通過雨、污水的切換，實現局部污染較嚴重區域的初期雨水進入污水管網的目的，降低雨水外排時攜帶的污染物含量，減少后續雨水綜合利用的生產成本。

2.3 應急事故池

機場飛行區作為保障客、貨運等航空器進出港的重要活動區域，各類操作均有特別要求，特別是消防安全要求。一般民航機場飛行區內消防設置需滿足民航運輸機場消防安全的特別要求。在滿足消防安全要求的同時需考慮飛行區出現突發事故后對環境產生的影響，特別是事故廢水的排放，此部分廢水一旦進入雨水系統將會對周邊水域環境產生巨大危害。因此，機場飛行區應結合雨、污水管網的設計，考慮在飛行區合理位置設置事故應急水池，如出現事故災害，產生的事故廢水可以進入應急水池臨時存儲，等待后續合規處置，減輕事故對環境的損害，提升事故應急管理水平。

事故水池規劃設計時也可考慮具有接收初期雨水的功能，特別是機坪區域的初期雨水，事故水池收集的初期雨水可以排入市政污水管網或自建的污水處理廠達標處理后排放或回用。

3 雨水回收再利用

3.1 雨水組分

天然雨水具有硬度低、有機污染物少等優點。雨水降落后進入屋面和地面形成屋面和地面雨水，受地表沖刷和徑流等影響，雨水中會含有懸浮物和少量其他污染物質，但相對生活和工業污水等其他水資源利用來說仍較為優質。彭晶等[4]分析天津濱海機場航站樓收集的雨水可知，屋面雨水水質較好，可直接用于雜用水使用。胡先瓊等[5]通過對深圳機場收集的5場雨水取樣分析可知，初期雨水相比后期雨水來說較差，但總體雨水水質較好，其中雨水不同時間段的COD平均濃度為52 mg/L，BOD5平均濃度為4.4 mg/L，氨氮平均濃度為0.42 mg/L，總磷濃度均值為0.25 mg/L，石油類小于0.5 mg/L。

3.2 處理工藝

通過上述雨水檢測指標濃度可知，雨水水質總體較好，參照GB/T 18920—2002城市污水再生利用城市雜用水水質標準和GB/T 18921—2019城市污水再生利用 景觀環境用水水質標準的回用水指標要求，采用常規物化工藝處理即可滿足回用標準要求。地表收集的雨水經排水管線匯入調蓄水池，水池水體接收面積增大，流速降低，雨水攜帶的大量懸浮顆粒物在此沉淀下來，經初步凈化后的雨水進入集水池進行調蓄均質，通過后續加藥絮凝沉淀和深度過濾后，最終進行消毒后出水，用于機場雜用水或景觀水等非與人身接觸的日常用水，也可用于空調循環冷卻系統的補水，雨水回用可大大節省市政用水量，實現水資源的循環利用。具體處理工藝流程如圖1所示。某機場雨水經上述工藝處理后的出水水質用于城市雜用水，其水質濁度為1.16 NTU，BOD5質量濃度為0.80 mg/L，氨氮質量濃度小于0.1 mg/L，溶解性總固體質量濃度為550 mg/L，其他出水指標均滿足雜用水水質回用標準的要求。

3.3 雨水再利用

Isabella等[6]研究表明大型機場的年用水量相當于一個小鎮的年用水量，隨著旅客吞吐量的不斷增加，機場的耗水量將會給市政供水帶來巨大壓力。目前，機場供水主要集中用于航站樓、辦公樓、空調冷卻系統、生活用水、綠化灌溉、消防及其他用途，其中雜用水、景觀用水等不與人直接接觸的用水量大，且用水水質要求不高，滿足回用標準即可，這為雨水資源的再利用提供條件[7]。

3.3.1沖廁用水

航站樓作為旅客進出港的人員密集型場所，廁所沖洗水用量較大，作為非接觸式用水，完全可以采用處理后滿足雜用水標準的雨水代替市政水用于衛生間的沖廁使用，考慮雨水季節性，市政用水作為備用水源。為避免雨水和市政用水的混淆，可以借鑒浦東機場添加藍色食用色素的辦法，在用于沖廁的回用雨水中添加食用色素，避免使用時的混亂和旅客產生不適感。當然具備條件的辦公區域同樣可以采用處理后的雨水沖廁。

3.3.2綠化和道路澆灑用水

機場區域內占地面積大，為保證區域內綠化和市容衛生環境，需使用大量水用于綠化澆灌和道路澆灑，滿足雜用水水質標準的雨水完全可以作為綠化和道路澆灑使用，達到水資源節約和循環利用的目的。

3.3.3冷卻系統用水

機場能源保障的空調冷卻系統運行時因水分蒸發、飄溢、定期排污等因素造成的水量損失較大，需大量補充市政用水，特別是夏季高溫期間。根據GB 50555—2010民用建筑節水設計標準關于雨水作為非傳統水源再利用的要求可知，滿足相應循環水水質要求的雨水，可作為建筑空調冷卻系統運行時的補充用水，飛行區內收集處理后的雨水一旦用于冷卻系統的補水可大大節省市政用水量。

3.3.4其他用途

機場區域內其他的非與人身接觸的用水均可考慮采用回用雨水替代，比如：一般民航中大型機場飛行區內均需設置環形的消防供水管網，當火災事故發生后，啟動消防穩壓泵，滿足消防救援需求，經處理后滿足需求標準的雨水可以供給消防救援的補水和應急使用，提升消防保障能力。飛機降落時會在跑道上面殘留膠泥，跑道停航后需定期進行清理，常用跑道除膠的方式主要為車載式高壓水沖洗，此用途對水質要求不高，且作業頻繁，完全可以考慮使用經處理后的雨水作為高壓水的來源；機場內特種車輛及辦公車輛較多，如有設置洗車區域，汽車沖洗用水同樣可以使用回收的雨水，還包括景觀水池用水等。

當然，機場雨水資源的再利用需結合當地降雨量、飛行區安全運行等因素共同考慮，特別是旱季雨水較少時調蓄水池雨水資源不足的情況；法蘭克福機場通過采用收集的雨水和河道湖水作為雙向水源來解決旱季雨水較少時的水資源綜合利用問題[8]。

4 結論與建議

飛行區雨水資源的再利用是實現機場水資源綜合利用的重要方式，通過設置調蓄水池、景觀湖等方式實現雨水錯峰調節，既達到了解決飛行區內澇問題的目的，又可實現水資源的合理收集和綜合利用，大大降低市政用水量，還保護了機場周邊水域的環境質量，具有較好的社會經濟效益，同時也符合綠色機場和四型機場對水資源的規劃要求。因此，飛行區雨水資源的再利用具有較大的利用潛力。

飛行區雨水資源再利用還處在初步階段，作為民航機場的敏感區域，需結合機場安全運行、雨水供給端及使用端進行綜合考慮，在進行雨水資源再利用工程時可先行局部試點項目，特別是南方年均降雨量較大且有條件的機場可考慮先行先試，針對新建機場可以考慮參照海綿城市建設的理念，利用低影響開發原則進行雨水排放和綜合利用的規劃，為民航機場的綠色可持續發展提供保障。